CN116840010A - 一种雾化室进气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雾化室进气装置，属于化学检测分析技术领域，包括雾化室，雾化室具有前腔和后腔，前腔内设有雾化器，雾化器位于前腔的部分至少设有两个气体压缩环，至少两个气体压缩环分隔前腔为至少两个缓冲区域，至少两个缓冲区域与雾化室的体积比为I，1/3≤I＜1/2；前腔的一侧设有鞘气进口，鞘气进口与距离后腔最远的缓冲区域相连通；气体压缩环与前腔的内壁形成供气体通过的缝隙，沿雾化室的周向，不同位置处的缝隙大小相等，相邻缓冲区域以及缓冲区域与后腔之间通过缝隙相连通，通过上述的方式，使得仅一端设置鞘气进口且总缓冲区体积较小的雾化室也能得到气流流场分布趋于均匀的气流，减少样品碰壁或相互碰撞产生的损失，提高进样效率。
Description
技术领域
本发明涉及化学检测分析技术领域，特别是涉及一种雾化室进气装置。
背景技术
电感耦合等离子体质谱ICP-MS(InductivelyCoupledPlasmaMass Spectrometry)是可以用来迅速检测元素组成以及定性和定量分析的仪器。它是一种将ICP技术与质谱技术结合在一起的分析仪器，一般由雾化进样系统、电感耦合等离子体源、真空系统与检测器组成，通过将待测物质原子化来测定原子同位素组成。现有应用范围十分广泛，从地质、环境、冶金、核工业到生物和医药。在生物和医药中，对于不同来源不同类型的单细胞分析，从微小的细菌、单细胞微生物到人体或其他动物的细胞，ICP-MS可以对他们的生理、结构和遗传等方面进行检测，不同细胞的结构与组成不一样，从而出现大小与形态等参数的区别，这些参数对检测有着很大的影响。
细胞从处理过的样品液进入分析仪器时，首先便需要从雾化器中喷入雾化室，在雾化器鞘气的保护下进入电感耦合等离子体源中，最后进入真空场到达探测器。细胞整体结构的完整性以及细胞在雾化室中的通过率对最终获得的信号有着直接影响，鞘气是为了避免样品碰壁导致损失，而鞘气进入的方式存在不同的方法，现有技术如申请号为201610227306.X的发明专利和申请号为202020409667.8实用新型专利，分别在雾化器的两侧设置补偿气接口，通入到雾化室的补偿气经由雾化室外壁与雾化器内壁之间的间隙流出，从而将雾化室内的气溶胶自尾端出口带出。上述现有技术的通过两端进气以及设置较大的补偿气缓冲区的方式，稳定雾化室内的流场，提高样品通过率，但这种方法不能适用于一端进气且总的缓冲区体积较小的情况。
综上，亟需设计一种能够适用于仅一端进气且总缓冲区体积较小情况的雾化室进气装置，以实现高效稳定进气的效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种雾化室进气装置，使得仅一端设置鞘气进口且总缓冲区体积较小的雾化室也能够得到气流流场分布趋于均匀的鞘气气流，减少样品在雾化室中碰壁或相互碰撞产生的损失，提高进样效率，提高最终获得的信号强度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种雾化室进气装置，包括雾化室，所述雾化室具有前腔和后腔，所述前腔内设有用于输送样品液的雾化器，所述雾化器位于所述前腔的部分至少设有两个气体压缩环，至少两个所述气体压缩环分隔所述前腔为至少两个缓冲区域，至少两个所述缓冲区域与所述雾化室的体积比为I，1/3≤I＜1/2；所述前腔的一侧设有鞘气进口，所述鞘气进口与距离所述后腔最远的所述缓冲区域相连通；所述气体压缩环与所述前腔的内壁形成供气体通过的缝隙，沿所述雾化室的周向，不同位置处的所述缝隙大小相等，相邻所述缓冲区域以及所述缓冲区域与所述后腔之间通过所述缝隙相连通；
优选地，与所述鞘气进口连通的所述缓冲区域的体积不大于与其相邻的所述缓冲区域的体积；
优选地，所述雾化器上套设有两个所述气体压缩环，与所述鞘气进口连通的所述缓冲区域和剩余所述缓冲区域的体积比为1:2；
优选地，所述气体压缩环与所述雾化器可拆卸连接；
优选地，所述气体压缩环与所述雾化器过盈配合；
优选地，所述气体压缩环的材质为不易变形的橡胶或塑料；
优选地，所述气体压缩环与所述雾化器一体成型；
优选地，所述气体压缩环与所述雾化器采用相同的材质；
优选地，所述雾化器与所述雾化室同轴设置；
优选地，所述气体压缩环的外端面为具有一定宽度的弧面。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明通过设置至少两个气体压缩环，形成至少两个缓冲区域，使得鞘气气流先填满第一个缓冲区域后，再通过缝隙缓慢地填充第二个缓冲区域，待第二个缓冲区域填满后再进入雾化室，通过鞘气气流多次填充缓冲区域的方式，使得仅一端设置鞘气进口且总缓冲区体积较小的雾化室也能够得到气流流场分布趋于均匀的鞘气气流，减少样品在雾化室中碰壁或相互碰撞产生的损失，提高进样效率，提高最终获得的信号强度，此外，减少残留在雾化室的破碎细胞，还能够减少对后续不同的样品分析时产生的干扰。
2、由于第一缓冲区域连接鞘气进口，鞘气进气过程中的压力波动、第一缓冲区域各部分的压力分布不均匀的情况，均会影响鞘气在第一缓冲区内的缓冲效果，在经过第一缓冲区域的缓冲后，鞘气从各个部位的缝隙进入第二缓冲区域，相对于在第一缓冲区域的情况，消除了缓冲区域各部分压力不均以及鞘气本身压力波动的影响，即第二缓冲区域对鞘气的缓冲效果要优于第一缓冲区域，所以设置第二缓冲区域的体积大于第一缓冲区域的体积，使得鞘气气流在第二缓冲区域得到充分的缓冲，以此提高对鞘气气流的缓冲效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为雾化室进气装置的结构示意图。
其中，1、雾化室；2、前腔；3、后腔；4、雾化器；5、气体压缩环；6、缓冲区域；7、鞘气进口；8、缝隙；9、样品液；10、雾化气进口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种雾化室进气装置，包括雾化室1，雾化室1具有前腔2和后腔3，前腔2内设有用于输送样品液9的雾化器4，雾化器4位于前腔2的部分至少设有两个气体压缩环5，至少两个气体压缩环5分隔前腔2为至少两个缓冲区域6，至少两个缓冲区域6与雾化室1的体积比为I，1/3≤I＜1/2；前腔2的一侧设有鞘气进口7，鞘气进口7与距离后腔3最远的缓冲区域6相连通；气体压缩环5与前腔2的内壁形成供气体通过的缝隙8，沿雾化室1的周向，不同位置处的缝隙8大小相等，相邻缓冲区域6以及缓冲区域6与后腔3之间通过缝隙8相连通。
细胞从处理过的样品液9进入分析仪器时，首先便需要从雾化器4中喷入雾化室1，在雾化器4鞘气的保护下进入电感耦合等离子体源中，最后进入真空场到达探测器。所以细胞整体结构的完整性以及细胞在雾化室1中的通过率对最终获得的信号有着直接影响。由于鞘气的供应压力会存在一定的波动，且本发明受制于工艺的限制，雾化室1仅具有一个鞘气进口7，不均匀的进气方式进一步加剧了雾化室1不同位置的鞘气分压的不均性，此外，由于前腔2相对于整个雾化室1的占比较小，若将整个前腔2设为一个大的缓冲区域6，则该大的缓冲区域6对鞘气的缓冲效果有限，从前腔2各个位置流出的鞘气仍存在分压不均匀的问题，进而导致雾化室1内流场紊乱，使得样品液9滴在雾化室1中的飞行轨迹杂乱，出现样品碰壁或相互碰撞，影响细胞的完整性，降低样品的通过率，造成分析灵敏度下降的问题；
为克服上述的缺陷，本发明在雾化室1位于前腔2的部分设置至少两个气体压缩环5，通过气体压缩环5将前腔2分隔为至少两个缓冲区域6，鞘气进口7与距离后腔3最远的缓冲区域6相连通，在鞘气进气管的压力下，气流从鞘气管进入雾化室1，刚刚进入雾化室1时，由于气体压缩环5的阻挡，气流会大部分先进入第一个缓冲区域6，当气流填满第一个缓冲区域6时，气流开始进入第二个缓冲区域6，与第一个缓冲区域6的气流填充过程类似，气流也将先大部分填入第二个缓冲区域6，当第二个缓冲区域6填满之后，才会最终进入雾化室1，以此类推，由于至少两个缓冲区域6的存在，提高了对鞘气气流压力的缓冲效果，提高了气体压力的分布均匀性，使得雾化室1中的流场分布更加趋于稳定，减少了样品在雾化室1中的损失，提高了进样效率，提高了最终获得的信号强度。
为了提高对鞘气的缓冲效果，设置与鞘气进口7连通的缓冲区域6的体积不大于与其相邻的缓冲区域6的体积，为便于描述，将与鞘气进口7连通的缓冲区域6称为第一缓冲区，紧挨第一缓冲区的是第二缓冲区，由于第一缓冲区对鞘气的缓冲效果有限，从第一缓冲区流出的气流分压仍不均匀，所以本发明设置第一缓冲区的体积小于第二缓冲区，由于流入第二缓冲区的气流已经经过了一次缓冲，气流分压之间的差距相对较小，且第二缓冲区的体积相对较大，连续不断地通入的鞘气能够在第二缓冲区中得到进一步地缓冲，提高对鞘气的缓冲效果。最为本发明的一个优选实施例，雾化器4上套设有两个气体压缩环5，第一缓冲区域和第二缓冲区域的体积比为1:2，当然雾化器4上的气体压缩环5的数量也可以根据需要设置为其他的形式，当设置三个或更多数量的气体压缩环5时，后一缓冲区域6的体积也不小于前一缓冲区域6的体积。
气体压缩环5与雾化器4的连接形式有多种，当气体压缩环5与雾化室1可拆卸连接时，气体压缩环5与雾化器4可以是螺纹连接，也可以是过盈配合，为了确保工作过程中第一缓冲区域和第二缓冲区域的大小不会出现较大的变动，采用螺纹连接时，气体压缩环5中间的环状区域设置内螺纹，雾化器4的外表面设置外螺纹，将气体压缩环5拧紧到雾化器4上后，采用尼龙绳或其他绳状结构在气体压缩环5的前后各缠绕若干圈，用于固定气体压缩环5的位置，由于这种方式实施起来较为繁琐，本发明优选采用气体压缩环5与雾化器4过盈的装配方式，通过工装将气体压缩环5推入雾化器4的相应位置，气体压缩环5的材质优选为不易变形的橡胶或塑料，气体压缩环5与雾化器4采用可拆卸的方式连接时，还能够根据需求调整两个缓冲区域6的大小。此外，也可以将气体压缩环5与雾化器4一体成型，此时气体压缩环5采用与雾化器4相同的材质，比如塑料。
气体压缩环5与前腔2内壁处的缝隙8大小也可以根据需求进行调节，当气体压缩环5与雾化室1可拆卸连接时，直接根据需求更换不同规格的气体压缩环5即可，当气体压缩环5与雾化室1一体成型时，设置气体压缩环5的外端面为具有一定宽度的弧面，通过向气体压缩环5的外部套设不同厚度的环状结构的方式，改变气体压缩环5与前腔2内壁面的缝隙8大小，由于橡胶具有很强的适应性，所以此处优先采用橡胶材质的环状结构，当然，环状结构也可以是与气体压缩环5外端面的弧面相适配的塑料环状结构。
为减少气流从第一缓冲区流入第二缓冲区时引起的压力波动，进一步确保鞘气的缓冲效果，本发明设置沿雾化室1的周向不同位置处的缝隙8大小相等，且设置雾化器4与雾化室1同轴设置，便于气体压缩环5以及后续加装的环状结构的加工制造，提高了零部件的通用性，提高了该装置的更换或调整便利性。
雾化器4位于雾化室1外的部分还设有雾化气进口10，雾化器4采用现有技术即可，本发明对雾化器4的结构不做改进。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种雾化室进气装置，其特征在于：包括雾化室，所述雾化室具有前腔和后腔，所述前腔内设有用于输送样品液的雾化器，所述雾化器位于所述前腔的部分至少设有两个气体压缩环，至少两个所述气体压缩环分隔所述前腔为至少两个缓冲区域，至少两个所述缓冲区域与所述雾化室的体积比为I，1/3≤I＜1/2；所述前腔的一侧设有鞘气进口，所述鞘气进口与距离所述后腔最远的所述缓冲区域相连通；所述气体压缩环与所述前腔的内壁形成供气体通过的缝隙，沿所述雾化室的周向，不同位置处的所述缝隙大小相等，相邻所述缓冲区域以及所述缓冲区域与所述后腔之间通过所述缝隙相连通。
2.根据权利要求1所述的雾化室进气装置，其特征在于：与所述鞘气进口连通的所述缓冲区域的体积不大于与其相邻的所述缓冲区域的体积。
3.根据权利要求2所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述雾化器上套设有两个所述气体压缩环，与所述鞘气进口连通的所述缓冲区域和剩余所述缓冲区域的体积比为1:2。
4.根据权利要求1所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述气体压缩环与所述雾化器可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述气体压缩环与所述雾化器过盈配合。
6.根据权利要求5所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述气体压缩环的材质为不易变形的橡胶或塑料。
7.根据权利要求1所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述气体压缩环与所述雾化器一体成型。
8.根据权利要求7所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述气体压缩环与所述雾化器采用相同的材质。
9.根据权利要求1所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述雾化器与所述雾化室同轴设置。
10.根据权利要求7所述的雾化室进气装置，其特征在于：所述气体压缩环的外端面为具有一定宽度的弧面。
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